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自然太阳光的基础知识

文章附图

由太阳放射出来的光线,以波长来分类,主要有紫外钱(Ultraviolet-UV)、可视光(visible light)、红外线(infrared, IR)和伽马线(r-ray)、X光(x-ray)、Y-ray、Φ-ray、β-ray、α-ray等具有放射性射线。

一、紫外线及其对人体的危害
紫外线是太阳射至地球表面的一种眼睛看不到的光线。紫外线可细分为长波长紫外线(UVA)、中波长紫外线(UVB)和短波长紫外线(UVC)三种。虽然大气能够保护我们免遭许多射线的伤害,但这三种波长紫外线却是能够穿越大气层伤害皮肤的光线,它波长愈短,对皮肤所造成的伤害就越大。
(一)、长波长紫外线:是波长315-400纳米的射线,不会被臭氧层和氧气吸收。长波长紫外线在紫外线中含量比重高,占所有的紫外线含量98.9%,但常常被人忽略。它的渗透力强,渗入真皮层,造成难以恢复的伤害,同时长波长紫外线又具有隐蔽性,它能穿透玻璃进入室内、车内,随季节变化很小,因此更具有欺骗性,使你在不知不觉中受到伤害。另外长波长紫外线对皮肤的伤害还具有累积性,是皮肤老化的元凶。
(二)、中波长紫外线:是波长280-315纳米的射线,同时受着臭氧层变得稀薄的影响,其射线足以对植物及动物构成伤害。中波长紫外线已被确定能够导致多类疾病,诸如:晒伤、肌肤失去水分、皱纹、雀斑、皮肤松弛老化、皮肤癌、以至白内障、其他视觉损害与免疫系统的伤害。因臭氧层能过滤部分中波长紫外线,所以中波长紫外线的直接伤害程度与臭氧层的厚薄有着直接关系。此外,如阳光照射的角度及云量覆盖也是对中波长紫外线穿越大气层而对皮肤造成伤害的影响因素。
(三)、短波长紫外线:是波长200-280纳米的射线,也能对人体造成很大的伤害,好在短波长紫外线能直接被臭氧及氧气所吸收,即使臭气层减弱,依然能被剩余的臭氧所吸收。总的来说,短波长紫外线能被细胞组织所吸收,并对人们产生伤害。除了臭氧层以外还有其他如纬度、季节、每日不同时间、海拔、云层、雨天、地面反射等因素影响上述三种波长的紫外线照射至地面。但对太阳光照射到地面的整体而言,紫外线对地面环境有很大的负面影响。
(四)、紫外线指数:是指一天当中太阳在天空中的位置最高时(也即中午前后),到达地面的太阳光线中紫外线辐射对人体皮肤的可能损伤程度。紫外线指数一般用015表示。通常规定,夜间紫外线指数为0,在热带或高原地区、晴天无云时,紫外线最强,指数为15。可见紫外线指数值越大,表示紫外线辐射对人体危害越大,也表示在较短时间内对皮肤的伤害愈强。 有时又可将紫外线指数分为5级发布,即指数值为012时,为1级,表示太阳辐射中紫外线量最小,对人体基本没有什么影响;紫外线指数为34时,为2级,表示太阳辐射中的紫外线量比较低,对人体的影响比较小;紫外线指数为56时,可称3级,表示紫外线辐射为中等强度,对人体皮肤有一定程度的伤害;紫外线指数为789时,可视为4级,表示紫外线辐射较强,对人体危害较大。当紫外线指数≥10时,可视为5级,表示紫外线辐射最强,对人体危害最大。人们应减少外出时间(特别是中午前后),或采取积极的防护措施。
紫外线指数紫外线照射强度对人体安全及影响
012最弱较安全
34弱在安全范围内
56中等有害
789强有害性较强
10极强有害性很强

(五)、紫外线的危害
现代科学研究认为,紫外线对人体的危害远大于它的有利作用。人们应当注意防御紫外线带来的危害。在大气上部2530公里处在一个不厚的臭氧层,它吸收来自太阳的过量紫外线,保护地球上的生灵。但是近年来人类活动大量地排放氟利昂之类氯氟化烃化合物,使平流层臭氧遭到破坏,使到达地面的紫外线辐射量增多。
过多的紫外辐射主要影响眼睛和皮肤,引起急性角膜炎和结膜炎、慢性白内障等眼疾,导致皮肤老化,出现皱纹、雀斑等,最终诱发皮肤癌。此外,紫外线辐射还会促使各种有机材料和无机材料及室内装修材料加速化学分解、释放和老化,促使颜料和染料物褪色;紫外线辐射对人及各种动、植物的生理和生长发育都会带来危害和影响。因此,世界各国科学家都一再提醒人们,应十分注意紫外线辐射对人体的危害,采取必要措施加以预防。
1、紫外线对人体免疫功能影响
紫外线对人体健康影响的问题,科学家作过大量的研究。天文、航天医学认为:人类的许多疾病都与阳光辐射有关。紫外线过度的侵袭,可使人反应迟钝、记忆力下降、易激动、烦恼、失眠等;紫外线急性损害可引起皮肤的日晒伤,轻者表现为潮红、脱屑,重者可出现水疱,皮肤中黑色素增多,出现褐斑,使皮肤粗糙,日晒可使皮下胶原纤维断裂,失去弹性,使皮肤提前出现皱纹等;甚至诱发人的心脑血管病、电光性角膜炎、、结膜炎、白内障、视网膜灼伤、胆石症和静脉曲张,特别需要强调的是紫外线辐射能诱发皮肤癌、白血病、乳腺癌和肺癌等。
据报道,受太阳光辐射影响,近年来世界各地皮肤癌发病率明显提高。澳大利亚每10万人中有800人患皮肤癌;美国每10万人有250人,日本目前大约每10万人中有5人。但日本环境和医学专家警告说,由于日本年青人也学欧美人开始喜欢晒太阳,过不了多久,日本也会达到欧美和澳大利亚的发病率。目前我国虽每年有一定数额的人患皮肤癌,但我国还没有皮肤癌发生率的确切统计和报道,但是人们务必给予充分重视。因为紫外线致皮肤癌的潜伏期可长达几十年之久,紫外线对人体的影响是多年蓄积起来的,现在注意预防正是为了将来的健康。
2、紫外线与光老化
光老化是皮肤在接受过度紫外线照射后产生的老化现象,是紫外线对皮肤产生的最直接伤害之一。而光老化又是造成皮肤老化的主要原因。
以儿童为例:儿童在户外活动的时间较多,接受紫外线照射的量也较多,有研究表明儿童时期接受紫外线剂量相当于终生累积剂量的三分之一,而且青少年时期接受紫外线照射的累积剂量和成年后皮肤肿瘤的发病率成正比。过多的接受阳光照射,比成年人更容易产生对皮肤的伤害,在十几岁儿童的皮肤组织中,已发现紫外线对弹力纤维和胶原纤维的损伤,而这种损伤在皮肤表面的表现一开始并不明显,天长日久就造成皮肤的光老化。
全面的长波长紫外线和中波长紫外线防护对获得健康美白肌肤至关重要。一直以来人们比较重视对中波长紫外线的防护,因为它会导致严重的皮肤癌。现在科学界普遍倾向于同时防护中波长紫外线和长波长紫外线伤害,这是因为中波长紫外线只会伤害外层肌肤,但长波长紫外线却能穿透表皮对内层肌肤造成伤害。而且,长波长紫外线的强度不随纬度、季节和天气的变化而变化,更能够穿透玻璃进入室内,所以即使在冬季和室内,长波长紫外线也是无时无处不在的,而且长波长紫外线会使肌肤提前老化,是光老化的罪魁祸首,令人“未老先衰”。
3、紫外线辐射对物体的影响。它会促使各种有机材料和无机材料及室内装修材料等等加速化学分解、释放和老化,促使颜料和染料物褪色等。
(六)、预防紫外线危害
自从人类发现大气臭氧层被破坏以来,世界各国越来越重视的紫外线辐射量的监测、研究和预报,并通过各种媒体公开发布,指导人们自觉地加以防范。
日本为提防紫外线危害,全国进行紫外线观测并发布观测资料和预报的网点已人原来的几十个增加至九百多个,形成了一个十分密集的发布网络。日本广播电台也从199541日起开始播发紫外线辐射量预报,普及关于紫外线知识,提高人们对紫外线的认识水平,并指导人们加以预防。另外,近几年美国、加拿大、英国、瑞典、德国、法国、新西兰等等国家,也纷纷行动起来,密切关注臭氧和紫外线的变化,定期公布观测结果或发布预报信息。
我国科学家也一直重视紫外线的观测研究工作,近年来全国各省、市、自治区的气象部门,已经开展了紫外线观测和紫外线指数预报发布工作,中央电视台及各省市媒体也在每日天气预报中播报紫外线指数,帮助人们根据不同的紫外线强度指数采取适当的防护措施,加强自我保护。
二、红外线
(一)、红外线是太阳射至地球表面的一种眼睛看不到的光线。其波长在0.78urn300um的电磁波(近红外:0.78um3um;中红外:3um30um;远红外:30um300um),红外线它的频率范围在1012Hz5×1014Hz。具有不受空气影响而直接到达接受对象的特性。一切物体都在不停地发射红外线。物体的温度越高,辐射出的红外线越多。物体在辐射红外线的同时,也在吸收红外线。
红外线的主要特性是热作用强。各种物体吸收了红外线后温度升高。人的皮肤通常为有机体,对红外线吸收率高,传热率也高。一旦接受红外线就能迅速达到皮肤内层。特别是对4um14um波长的红外线是吸收效果最为明显,人体受到照射的部位产生体感温度上升,表面微血管扩张,血液流动加快,促进血液循环和新陈代谢。能改善皮肤和组织的营养状况,调整睡眠节律,提升食欲,促进细胞增生。红外线对于预防和治疗关节炎,失眠、抑菌、防臭等有明显作用。
因此人们利用红外线来加热物品。工业上用红外线烘干汽车表面的喷漆,家庭用红外烤箱烤食品,浴室用的浴室暖灯用红外线来取暖,医疗上利用红外线来理疗。
(二)、红外线的危害。红外线近年来在军事、人造卫星及工业、卫生、科研等方面应用日益广泛,它是一种热辐射,过量时,对人体皮肤可造成高温伤害、灼痛、烧伤,对人眼的视网膜、虹膜也有一定程度伤害,影响视力,如眼睛经常直视红热物体易导致白内障。由于红外线具有较强的加热作用,会使视网膜温度迅速上升,导致视网膜红外线损伤,主要症状有视物模糊、视力下降。
三、放射线
伽马线(r-ray)、X光(x-ray)、Y-ray、Φ-ray、β-ray、α-ray等射线具有放射性。对人体危害较大。
四、可见光
(一)、可见光波长。波长范围为390nm - 780nm 的电磁波。人眼可见范围为:312nm - 1050nm。人眼对“白光”的经验应来自于对太阳光的感受。只要光线中含有与太阳光类似比例不同频率的光线,便会产生“白光”的感觉,并不存在某个单独的频率对应“白光”。并且人眼无法区分由不同频率分布所形成的同种颜色的光。
(二)、可见光污染。较多见的为大功率光源造成的强烈眩光。如夜间的汽车头灯,使路人睁不开眼;电焊时焊枪产生的强光、核武器爆炸时的强闪光,若无对应防护措施,轻则使眼睛红肿、发炎,重则丧失视力。另外,若城市灯光不加控制、大量的玻璃幕墙反射光线照进住宅,会影响居民正常工作和休息。
(三)、阳光中的可见光有光合及光催化作用,有利于人类的健康。
例如:可见光照射,进行光催化反应,产生出氧化能力极强的自由氢氧基和活性氧,有很强的光氧化还原功能,可氧化分解各种有机化合物和部分无机物,能破坏细菌的细胞膜和固化病毒的蛋白质,可杀灭细菌和分解有机污染物,把有机污染物分解成无污染的水[H2O]和二氧化碳[CO2],因而具有极强的杀菌、除臭、防霉、防污、自洁、清除甲醛、净化空气功能。
又例如:可见光可以降解有机污染物毒性。
中国科学院化学所光化学院重点实验室赵进才研究员、马万红副研究员带领的课题组,对可见光光催化活化分子氧降解有毒有机污染物研究取得了重要成果。有毒难降解有机污染物毒性大、难生物降解、在自然界中存在的时间长,易在生物体内富集滞留,导致人类和动物癌变、畸变及雌性化,用现有环境技术很难处理。该课题组成功地利用负载的有机含氮配体配位的Fe(II) 复合光催化剂独特的光化学性质,在室温下,可见光照射下有效地降解有毒有机污染物(Angew. Chem. Int. Ed 2002403014Chem. Eur. J. 2002, 8, 1321)。此外国外科研机构有关这方面的研究更多。


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